国際植物材料科学研究室 斎藤幸恵

国際文化ゼミナール（植物） ー「木材・非木材林産物」

木質

木質～リグノセルロース

•From 木本、草本

木本と草本

草本と木本の違いは？

草本：微生物の働きで容易にCO２＋H2Oに分解

木本：なかなか分解されずにＣを蓄積

植物形態学的には、 木＝形成層により二次肥大生長をするもの。 草＝しないもの。

太くて丈夫な茎を持つ（シダ植物のヘゴやイネ科のタケ）→木性

単子葉類のうち双子葉類と違うシステムの形成層で肥大成長→木性

リグニンを獲得して海から陸上に上がった植物の中で、最も巨大に発達したもの。

“Lignum”

図：ミネソタ大学資料より

木材

樹皮 抽出成分

建築材料（製材、集成材、・・・） 紙 セルロース原料 バイオ燃料各種

建築材料（＠屋根、壁） コルク 薬品

ゴム、薬品

木材 ｖｓ タケ 成長様式→強度支持の木質繊維の質、所在、向き →栄養細胞の活動と所在

１年、２年、３年、４年 …

外から内へ蓄積 「肥大生長」

形成層

真正中心柱

写真：「木材保存学入門」

樹皮

辺材

木部

生

心材

Pinus densiflora

形成層

タケ類：単子葉植物イネ目イネ科

不斉中心柱（atacrostele) ：並立維管束が不規則に散在する. 蛇腹状の節間生長

生長期間 2か月

伸長速度 37－120cm・日

寿命 ～20年

ヤシ類：単子葉植物ヤシ目ヤシ科

☆サトウキビ類：イネ目イネ科サトウキビ属

木材 タケ

不斉中心柱（atacrostele) ：並立維管束が不規則に散在する.

針葉樹・広葉樹 タケ類

成長様式の比較

「生物の超技術」（志村忠夫）

肥大生長を行わない. 節間生長intercalary growth 節間の基部にある 節間分裂組織の活動で 各節間ごとに生長する.

• 稈の中心部は髄の組織で満たされているが、周囲の細胞の分裂・増大についていけずに大きな空洞を形成する（髄腔；pith cabity）。内側には破壊した髄組織の残骸が薄膜状あるいは綿くず状となり付着している。

生物図表webより

タケ

並立維管束： 内側に木部、外側に師部。 両者の間に形成層はない。

網紋道管 維管束鞘を構成する厚壁繊維

維管束 Bs 維管束鞘、Px 原生木部、 Mx 原生道管、Mp後生木部

柔細胞

樹木 タケ ～1000年 ２か月

＜２ cm/日 37～120 cm/日

～1000年 ～20年

生長期間

生長速度

寿命

霞が関ビル

147 m 120 m

φ10 m

37 m

φ30 cm ・

東京タワー

樹木 タケ

縦横比に注目

タケ：長さは樹木の1/3なのに、太さは1/30．

タケの強度支持システム

・節（隔壁） ・維管束の分布・配列 ・シリカ

節

隔壁は、稈が割れるのを防ぎ、 曲げに対して極めて有効な構造。

発生的には髄の一部。

SiO2

維管束の分布・配列

Bambusa polymorphaの放射柔断面

中心

・維管束鞘がとくに外縁で発達。 ・すべての要素が軸方向に配列。 ・稈が中空。

地上茎の受ける外力が もっぱら曲げであることに 対する極めて合理的な 構造。

光悦寺垣 京都（竹の経済史）

タケ vs ヤシ

ヤシ 竹とのちがい

・地上茎に枝はない。 ・個々の並立維管束の向きが不規則。 ・髄腔がない。 ・原生木部の道管はらせん紋道管。

幹外縁部は固い（維管束鞘が発達） →ステッキ、傘の握り、フローリングなど 中心部はきわめて利用しにくい ～維管束の分布密度が低く柔細胞ばかり。

•柔細胞の存在

非木材林産物

樹液の利用

アンナン山脈の 主要非木材林産物

Extracts and exudates

Essential oils and incense

Cinnamonum cassia，C. luoreirii(肉桂)，Cananga odorata (ilang ilang).

Melaleuca leucadendra(Cajeput oil)、Illicium verum (Star Anise).

Aquilaria,crassna (Eaglewood，沈香)，Jasminum sambac(茉莉花)、

Fokienia hodginsii(Pemou oil)，Homalomena aromatica. Litsea cubeba oil

Resins and gums

Pine oleoresin and derivalives (松脂)，Liquidambar formosana(フウ，楓

香脂)，Stytrax tonkinensis(Benzoin，安息香)，Damar(ダマール)、

Canarium spp.

lndustrial oil

Aleurites montana(Tung oil，カントンアブラギリ)

Tannins and dyes ｀

mangrove species

lnsecticides

Azadirachta indica (インドセンダン)，Sassafras, Persea kurzii

Medicinal plants

Amomum aromaticum(tsao kwa)，Hibiscus sagittifolius (sam nam)，

Morinda spp.，Polygomun multiflorum, Cinnamomum camphora, Artemisia annura,

Strychnos nux-vomica, Momordica spp., Smilax glabra, Drosera rotundifolia, Dioscorea deltoidea, Zanthoxylum rhetsa, Amorphophallus campanulatus

Fibres

Rattan(ラタン)，Bamboo(タケ)，Broussonetia papyrifera(カジノキ〉

Edible plant products

Edible oils and nuts

Sterculia lychmophora (Malva nut), Sterculia foetida, Aesculus chinensis

(Chestnut)，Bassia squieri, Thea oleosa

Spices

Amomum villosum (カルダモン)、Alpimnia officinarum Aninlal products

Honey and Wax (蜂蜜と蜜蝋)，Sticklac(ラック)

キシリトール 安息香 ゴム

キシリトール

・・・・・近代では樹液からでなく木質部や他のバイオマスから

Xylitol crystals @wikipediaキシリトール

Cf. スクロース

D-xylopyranose

D-xyloｆranose

キシロース

広葉樹植物細胞壁のﾍﾐｾﾙﾛｰｽの主成分。

キシラン ｸﾞﾙｸﾛﾉｷｼﾗﾝ ｱﾗﾋﾞﾉｷｼﾗﾝ

応用

広葉樹キシラン →フルフラール

---6,6 nylon やfran樹脂の原料に

→キシロース

--- 甘味料, メイラード人工着色料

• 生活性物質（抗癌、ダイエットファイバー）

再生産可能, セルロースに継ぎ豊富, しかし殆ど利用されていない。

例外: キシロースはシラカバの硫酸加水分解により生産されている。

The Leader in North American Made Xylitol Products

http://www.xylitolcanada.com/what-is-xylitol/

シラカバ＠wikipedia

安息香

安息香

Styrax sp. http://blog.goo.ne.jp/arbachev/e/63d5899cd28163b7a5b46b56f9227a68

設立 世帯数 人口

Stulax benzoides（トンキンエゴノキ）の樹脂「シャム安息香」 ・焼畑における除草でトンキンエゴノキの実生は残す→トンキンエゴノキ純林へ遷移！？ ・焼畑休閑期間（７－８年）は安息香採取のリズムによって決まっていた！？ （焼畑休閑後５－６年目から安息香収穫→2－3年で枯れる→また焼畑へ）

ラオス北部カム族の例 「ラオスの焼畑と非木材林産物」雑草研究49（2004）富田晋介 ・早成在来種で、とくに焼畑休閑地での優先種と成りえる（陽樹）。 ・集約的な樹脂採取は数年間しか行えず、更新が必要である。

「ラオス北部における焼畑休閑地での安息香の生産―アンナン山脈の森林産物調査から」 農耕の技術と文化16（1994）竹田晋也

高値で売れるので、焼畑に実生で残す。

ゴム

2010 インドネシア・カリマンタン島 ベシ村（サマリンダからﾏﾊｶﾑ川上流400km）

廃材利用：ゴムノキ

Ｂｏａｒｄ ｃｏｍｐａｎｙ ｉｎ Ｍａｌａｙｓｉａ

北洲ハウジングHPより

樹皮

樹皮 ①コルク： ②檜皮：

①コルク：

Portugal is the largest world wide producer of cork . Cork character: lightness, elasticity, fire resistance, impermeability, sound and thermal insulation Products: stoppers, flooring, footwear components, soundcontrol underlayment In 2006, the Portuguese cork aok forest represented a carbon sink of around 4.8 million tons. In Portucal annually more than 100,000 tons of cork is extracted.

Flooring Cork particles bonded togtether with a synthetic resin adhesive under a hot-pressing process.

Cyclically , every nine years, the cork is removed from the trees, which have a life span of more than one hundred and fifty years.

Cork-oak-tree (Quercus suber)

By-product cork powder :25,000 tons/year During stopper production, c.a. 60% of cork is rejected. :green chemistry---suberin:heteropolymer based in long-chanin, C18 and C22 fatty asides. Skin-tentioning betuline: medical

内樹皮細胞壁成分 として透過性を低下 させるスベリン。 リグニンによる維持。 （セルロースは少）

コルク

写真Wikipediaより

コルクガシ 植樹後数年で剥皮：表面が亀裂・凹凸。加工製品の素材には不適。 その後数年毎に剥皮：表面が平滑。均質。 樹皮は高温水蒸気加工→「弾力性を増す」

②檜皮：

京都御所展示の檜皮屋根見本

檜皮・・・屋根葺き用資材として採取されたヒノキの樹皮。 京都御所健礼門

・初めて剥かれた樹皮は用いない。

7～8年後に再生してきた皮（３ミリくらいの厚さの「黒皮」）を檜皮として利用する。

以降、７－８年周期で採取していく。

檜皮師（原皮師もとかわし） ：立木から剥ぐ「立ちむきの方法」により 檜皮を採取する職人。

内樹皮

外樹皮

初回剥皮 「荒皮」△

外樹皮

原皮師による檜皮採取2010.11.30 河内長野市

内樹皮

再生皮 「黒皮」○

檜皮の採取

形成層

内樹皮

外樹皮 木部

＞８０年生 ヒノキ立木

同じ大きさに揃える。

束ねられた檜皮

「伊勢は茅葺き 春日は檜皮 やわた八幡こけら葺き」

春日権現験記絵

谷上社寺工業（株）谷上永晃氏 2010.11．30取材

• 河内長野・金剛寺裏山で檜皮採取。

中村工務店「社寺建築」より

中村工務店「社寺建築」より

檜皮採取ヒノキ材の材質は？

１９９８

樹皮の下にある形成層が木部細胞をつくる。

檜皮を採取すると、材質は変わるか？

ポイント 形成層を傷つけない剥皮 形成層は 樹皮と木部との境目にある。 形成層さえ傷つかなければ、樹木は肥大成長を 続ける。

・檜皮を採取しても、木部材質悪化や肥大成長阻害をもたらさないことが証明されれば、檜皮提供者が増える。

・文化財の抱える問題―修復に必要な檜皮の逼迫。

檜皮葺とは

伝統建築物にみられる

ヒノキの皮を用いた

屋根葺手法のひとつ。

採取木 不足

「原皮師」 不足

修復用檜皮 不足

効率的かつ持続可能な 採取システムが必要

檜皮葺の現状

京都御所健礼門

B18-02-1145 古賀信也、内海康弘ら 「檜皮採取がヒノキの成長と材質に 及ぼす影響―剥皮後１０年間に形成 された材について」

伝統・文化を守るための 植物資材の利用

試料採取

3m

2008年2月伐採

対照

A

B

C

「丹波の黒皮」

2m

8.2m

1998年2～3月

剥皮

再生樹皮「黒皮」 初回剥皮「荒皮」

スライディングミクロトームにより0.25 mm厚さの早材板目切片を調製

（厚さ方向に5～８細胞程度）

２００２ ２００１ ２０００ １９９９

１９９８ １９９７ １９９６ １９９５ １９９４ １９９３

10 mm

晩材 早材

① 均質な、早材部のみから成る切片を選ぶ ② 仮道管に平行に成形

L 35 mm, R 0.25 mm，T 3 mm に調製

③ 両端をサンドペーパーで挟んで接着

１年輪あたり５試験体を作製

一年輪

クロスヘッドスピード

1mm/min

縦引張試験 繊維方向のヤング率

カメラ

L方向に沿って約1cmの間隔で記した２点間の距離をカメラで読み取り非接触で変位を評価。

変位

傾き

E=ΔP/(Δε・Ａ）

産地の異なる檜皮の、初回剥皮樹皮「荒皮」と再生樹皮「黒皮」の物性比較 ―水分挙動に関する検討

（東大院農生科）○下方広介, 斎藤幸恵, 佐藤雅俊,

（宮崎県木利技セ）有馬孝禮, （九大院農）内海泰弘,古賀信也, （東大院新領域）山本博一, （北大FSC）門松昌彦,

（京大FSC）坂野上なお

内樹皮

外樹皮

初回剥皮 「荒皮」△

外樹皮

原皮師による檜皮採取2010.11.30 河内長野市

内樹皮

再生皮 「黒皮」○

葺き材の要求性能

• 耐久性 • 寸法安定性 • 均質性 • 柔軟性 • 撥水性

？ 樹皮更新

樹脂分泌の 活性化

？

？ ？

荒皮と黒皮の違い・・水分特性？ 本研究の目的：

吸湿性

吸水性

濡れ特性

①物理的要因（表面粗さ） ②化学的要因（化学成分）

初回剥皮樹皮 荒皮△

再生樹皮 黒皮○

屋根師口伝

接触角（液滴撮影法） • 樹皮（ＬＴ面）に水1µLを滴下 • 15秒後にをＲＴ面方向から撮影 •6箇所平均値から算出

r

hθ 1tan2

：接触角（°） ｈ ：液滴の高さ ｒ ：液滴の接触円半径

濡れにくい

θ

2ｒ

ｈ θ

θ θ

θθが大 が小

方法

濡れやすい

T

R

①物理的要因の検討―濡れ特性と表面粗さ

• 「接触角」 「表面粗さ」の同一箇所測定

θ

檜皮

カラー3Dレーザー顕微鏡 （VK－9710 キーエンス社製）

粗さ曲面

方法